在游戲中學(xué)習(xí)，在快樂中收獲

周麗麗

南京師范大學(xué)李藝教授介紹的“不插電的計算機(jī)科學(xué)”項目，極大地激發(fā)了我探索的興趣。于是，我買來《不插電的計算機(jī)科學(xué)》一書進(jìn)行細(xì)讀，書中有趣的游戲活動深深地吸引了我。一個個游戲活動中埋藏著各種計算機(jī)原理知識，即使不使用計算機(jī)，學(xué)生在參與各種游戲活動的過程中就能夠?qū)W到計算機(jī)科學(xué)中的很多思想。游戲是學(xué)生很喜歡的，那能不能把“不插電的計算機(jī)科學(xué)”中的某些游戲運(yùn)用到實際教學(xué)中呢？于是，我就在日常教學(xué)中進(jìn)行了實踐嘗試，結(jié)果效果令人驚喜。

● 讓我們一起來認(rèn)識“不插電的計算機(jī)科學(xué)”

“不插電的計算機(jī)科學(xué)”是面向世界范圍的信息科學(xué)普及項目，它著眼于各項計算機(jī)技術(shù)的原理，展示真實發(fā)生在計算機(jī)世界中的點(diǎn)滴，幫助學(xué)生理解新技術(shù)是如何被設(shè)計出來的，開發(fā)學(xué)生的“計算思維”，提高其解決問題的能力。

“不插電的計算機(jī)科學(xué)”是一系列免費(fèi)的學(xué)習(xí)活動，它透過32個不使用計算機(jī)的既有趣又容易的活動來達(dá)到學(xué)習(xí)“計算機(jī)科學(xué)”的目的。這些活動介紹了計算機(jī)科學(xué)中的很多概念，如二進(jìn)制數(shù)、排序算法、數(shù)據(jù)壓縮、檢驗錯誤等，還有計算機(jī)運(yùn)作的一些基本原理。學(xué)生通過參與游戲、破解謎題等活動，使用卡片、串珠、蠟燭等道具，不僅可以學(xué)到信息學(xué)科中一些極有意義的科學(xué)知識，還能發(fā)揮想象、激發(fā)創(chuàng)意，有效提升自身的邏輯思維能力以及和同伴溝通的能力。

● “不插電的計算機(jī)科學(xué)”在初中信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用嘗試

下面，我以蘇科版初中信息技術(shù)七年級《信息的數(shù)字化》一節(jié)課為例，對教學(xué)過程進(jìn)行簡要說明。

1.教材分析

本節(jié)課是蘇科版七年級信息技術(shù)第1章第1節(jié)第3小節(jié)的內(nèi)容。信息的數(shù)字化是數(shù)字計算機(jī)、多媒體技術(shù)、軟件技術(shù)、智能技術(shù)、信息社會的技術(shù)基礎(chǔ)，因此有必要讓學(xué)生知道信息的編碼方法，了解二進(jìn)制數(shù)，認(rèn)識數(shù)字、文字、圖像、聲音及可視世界的各種信息等，通過采樣定理都可以用0和1來表示。只有將這些信息進(jìn)行數(shù)字化編碼并轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，計算機(jī)才能加工處理這些信息。

2.學(xué)情分析

七年級學(xué)生好奇心強(qiáng)，但注意力易分散?！缎畔⒌臄?shù)字化》這一節(jié)課的理論知識較多，比較抽象，教師要選擇合適的教學(xué)方法和手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生理解相關(guān)的概念和原理。

3.教學(xué)目標(biāo)

知識與技能目標(biāo)：①認(rèn)識二進(jìn)制，掌握二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)的方法；②理解在計算機(jī)中表示各種信息為什么要用二進(jìn)制進(jìn)行編碼；③理解如何用二進(jìn)制編碼來表示數(shù)字、字符及圖像。

過程與方法目標(biāo)：①通過二進(jìn)制數(shù)卡片游戲幫助認(rèn)識二進(jìn)制數(shù)，掌握二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)的方法，理解數(shù)字編碼；②通過儲藏室謎題游戲幫助理解字符編碼；③通過圖像解碼游戲幫助理解圖像編碼。

情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：通過小組回答問題競賽激發(fā)競爭意識，通過游戲調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。

4.教學(xué)過程

（1）教學(xué)環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課

師：人類借助語言、動作、文字、圖像等符號表達(dá)和傳遞信息，為了使計算機(jī)能識別和處理這些信息，往往需要用各種不同的設(shè)備收集信息。由于計算機(jī)既“看不見”文字、圖片，也“聽不懂”人類的語言，所以必須對信息進(jìn)行數(shù)字化編碼。如何對信息進(jìn)行數(shù)字化編碼，這是我們今天這節(jié)課要研究的話題。

學(xué)生思考各種不同信息的收集方法。

（2）教學(xué)環(huán)節(jié)二：游戲1（二進(jìn)制數(shù)卡片）

師：在計算機(jī)中信息是如何表示的呢？我們一起來玩一個游戲。

游戲1：二進(jìn)制數(shù)卡片（如圖1）。

①圖1卡片上的圓點(diǎn)有怎樣的規(guī)律？

②如在左側(cè)增加一張卡片，那么卡片上該畫幾個點(diǎn)？

③將一些卡片翻轉(zhuǎn)，使其背面向上，然后用正面朝上的卡片上的點(diǎn)數(shù)之和來代表某個數(shù)字，圖2中表示的是6。大家嘗試如何表示9、15。

④能使用不止一種翻卡片的方法來表示一個數(shù)嗎？五張卡片所能表示的最大的數(shù)字是多少？能表示的最小的數(shù)字是多少？要表示比31更大的數(shù)字怎么辦？

如果正面朝上的卡片用1表示，反面朝上的卡片用0表示，則得到一串由0和1表示的數(shù)，稱為二進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制中的每個0或1在計算機(jī)存儲器中就是一位，位是計算機(jī)數(shù)據(jù)存儲的最小單位，稱為比特。

⑤二進(jìn)制數(shù)01001表示的數(shù)字是多少（如圖3）？二進(jìn)制數(shù)10001表示的數(shù)字是多少？二進(jìn)制數(shù)11100表示的數(shù)字是多少？圖4中的圖形代表的數(shù)字是什么？

結(jié)論：任何兩種不同的狀態(tài)都可以用二進(jìn)制數(shù)來表示。構(gòu)成計算機(jī)的電子元件往往有兩種穩(wěn)定的狀態(tài)，如電壓的高和低、電燈的亮和滅、電容的充電和放電、脈沖的有和無、晶體管的導(dǎo)通和截止等，可以用來表示0和1兩個數(shù)字，因此，在計算機(jī)中采用二進(jìn)制編碼表示各種信息。

運(yùn)用5個比特可以表示0～31，那么更大的數(shù)字是如何表示的呢？

學(xué)生觀看視頻“二進(jìn)制數(shù)字游戲”，觀察卡片，進(jìn)行探究，思考問題并回答。

設(shè)計意圖：通過游戲，認(rèn)識二進(jìn)制數(shù)和比特，知道如何將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，理解在計算機(jī)中表示各種信息為什么要用二進(jìn)制進(jìn)行編碼，理解如何運(yùn)用二進(jìn)制編碼來表示數(shù)字。

（3）教學(xué)環(huán)節(jié)三：游戲2（儲藏室謎題）

師：我們已經(jīng)知道如何用二進(jìn)制來表示數(shù)字，那么如何用它來表示字符呢？為了能夠?qū)ψ址M(jìn)行識別和處理，各種字符在計算機(jī)內(nèi)一律用二進(jìn)制編碼表示。每一個西文字符和一個確定的編碼相對應(yīng)，而一個漢字字符和一組確定的編碼相對應(yīng)。由于計算機(jī)的普及和應(yīng)用，為便于信息的交換，必須采用標(biāo)準(zhǔn)化編碼。當(dāng)前國際上普遍采用的一種字符編碼是“美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼”，簡稱ASCII碼。漢字采用的是漢字國標(biāo)碼。ASCII碼用7位二進(jìn)制代碼來表示，漢字用16位二進(jìn)制代碼來表示。那字符是如何用二進(jìn)制代碼表示的呢？我們一起來玩游戲2——儲藏室謎題（如圖5）。endprint

學(xué)生玩游戲，破解求救信號。

設(shè)計意圖：通過游戲，理解如何用二進(jìn)制編碼來表示字符。

（4）教學(xué)環(huán)節(jié)四：游戲3（圖像解碼游戲）

師：那如何用二進(jìn)制編碼來表示圖像呢？像素是組成數(shù)字圖像的最小單位。最簡單的黑白圖像中，每個像素只有兩種值——黑或白，如字母a的放大圖（如圖6）。

如果用0表示白，1表示黑，則這幅圖可以用如下二進(jìn)制編碼表示（如圖7）。

圖像壓縮：游程編碼（記錄每個白色或黑色連續(xù)區(qū)域的長度，如圖8）。

游戲3：圖像解碼游戲（如圖9）。

學(xué)生學(xué)習(xí)圖像編碼，玩圖像解碼游戲。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生了解圖像的數(shù)字化表示，通過游戲理解如何用數(shù)字來表示圖像。

（5）教學(xué)環(huán)節(jié)五：總結(jié)回顧

師：回顧總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容。

學(xué)生談?wù)劚竟?jié)課的收獲。

設(shè)計意圖：幫助學(xué)生梳理知識點(diǎn)。

● 教學(xué)反思

上課之前，我內(nèi)心很忐忑，因為第一次做這樣的嘗試，不知道學(xué)生會有什么樣的表現(xiàn)；上完課后，雖然還是有一些不盡如人意之處，但總的來說還是一次比較成功的嘗試，學(xué)生的表現(xiàn)讓我很驚喜。

為了調(diào)動學(xué)生參與課堂、回答問題的積極性，我在本節(jié)課上設(shè)計了“回答問題大PK”的小組競賽，學(xué)生舉手的覆蓋面、參與回答正確的人數(shù)比以往多了很多，我想這是因為學(xué)生徹底弄懂了所學(xué)的內(nèi)容。

游戲教學(xué)調(diào)動了學(xué)生參與課堂的積極性，活躍了課堂氣氛。每個學(xué)生人手一份的二進(jìn)制數(shù)卡片、圖像解碼練習(xí)保證了每個學(xué)生都有事情可以做，每個學(xué)生都動了起來。本節(jié)課中三個源自“不插電的計算機(jī)科學(xué)”的游戲——二進(jìn)制數(shù)卡片、儲藏室迷題、圖像解碼游戲很好地幫助學(xué)生認(rèn)識了二進(jìn)制數(shù)，掌握了如何將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，理解了在計算機(jī)中表示各種信息為什么要用二進(jìn)制進(jìn)行編碼，理解了如何用二進(jìn)制編碼來表示數(shù)字、字符和圖像，將難以理解的知識簡單化、形象化了。

在本節(jié)課的最后，我讓學(xué)生自己設(shè)計一幅圖像，然后用所學(xué)的游程編碼對自己設(shè)計的圖像進(jìn)行數(shù)字化編碼。本節(jié)課結(jié)束后，學(xué)生還可以用自己設(shè)計的游程編碼來和同學(xué)、朋友、家人玩圖像解碼游戲，學(xué)生的興趣被點(diǎn)燃了。學(xué)生的作品讓我眼前一亮，也讓我更加堅信學(xué)生的創(chuàng)造力是無窮的，只要給學(xué)生一個機(jī)會，他們肯定能夠還你一個驚喜。

● “不插電的計算機(jī)科學(xué)”在初中信息技術(shù)教學(xué)中的優(yōu)勢

一節(jié)成功的課讓我有信心在接下來的教學(xué)中不斷嘗試，也讓我深深感受到將“不插電的計算機(jī)科學(xué)”中的某些內(nèi)容落實到初中信息技術(shù)教學(xué)中給課堂帶來的優(yōu)勢。

1.讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)

學(xué)生在游戲中感受不到累，他們在整個活動中都能保持高漲的情緒，臉上始終洋溢著開心的微笑?！安徊咫姷挠嬎銠C(jī)科學(xué)”將游戲與知識相融合，為學(xué)生設(shè)計了一系列集趣味性與知識性于一體的游戲活動，使課堂教學(xué)更加輕松、愉悅，激起了學(xué)生內(nèi)心強(qiáng)烈的參與動機(jī)與濃厚的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的主體性、主動性與積極性，能夠讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)，在快樂中得到收獲，更有助于他們將知識掌握得更加牢固，課堂效率也大大提高。

2.打破了上課地點(diǎn)的限制

由于信息技術(shù)課的特殊性，課一般都在機(jī)房上。但自江蘇省初中英語聽力口語自動化考試和生物、地理上機(jī)考試實施以來，信息技術(shù)教師就面臨著這樣一個問題：總有幾節(jié)信息技術(shù)課不能在計算機(jī)教室上。離開機(jī)房這個教學(xué)主陣地，教師和學(xué)生都不習(xí)慣，帶來的結(jié)果往往是教師講得辛苦，學(xué)生聽得厭煩，更別提有較好的教學(xué)效果。“不插電的計算機(jī)科學(xué)”很好地幫助教師打破了上課地點(diǎn)的限制，拔掉計算機(jī)插頭，不使用計算機(jī)，同樣也可以享受學(xué)習(xí)計算機(jī)的樂趣。這樣不僅拓寬了教學(xué)內(nèi)容，還可以把所有能玩游戲的場所變成課堂，在游戲中學(xué)習(xí)，收獲較好的教學(xué)效果。

3.有助于計算思維培養(yǎng)

計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。目前，國內(nèi)外很多從事計算機(jī)教育的科學(xué)家都認(rèn)為：計算思維應(yīng)該逐漸成為每個人必備的一項基本技能，學(xué)生不僅要掌握閱讀、寫作和算術(shù)，還要學(xué)會計算思維?！安徊咫姷挠嬎銠C(jī)科學(xué)”重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，注重開發(fā)像計算機(jī)科學(xué)家一樣思考的能力，著重提高學(xué)生解決問題的方法和自我獲取新知識的能力，趨向于培養(yǎng)計算機(jī)科學(xué)的開發(fā)者與設(shè)計者，而不是單調(diào)地學(xué)習(xí)和運(yùn)用已有的信息技術(shù)。

“不插電的計算機(jī)科學(xué)”是一個非常優(yōu)秀的信息科學(xué)普及項目，對初中信息技術(shù)教學(xué)有很好的學(xué)習(xí)和借鑒意義。本次案例中的二進(jìn)制卡片、儲藏室迷題、圖像解碼游戲都是源自“不插電的計算機(jī)科學(xué)”，我僅僅做了一些初步的嘗試。如何能在初中信息技術(shù)教學(xué)中更好地運(yùn)用“不插電的計算機(jī)科學(xué)”，還需要廣大教師共同努力。endprint